In einem Fünftel der in Europa für Windenergie geeigneten Gebiete kann es zu Vereisung von Rotorblättern an Windrädern kommen. Dies führt zu einer drastischen Reduzierung der Energieausbeute. Um dies zu verhindern wurde bisher heiße Luft von innen bis in die Spitzen der Rotorblätter geblasen oder die Vorderkanten der Blätter durch eine Widerstandsheizung beheizt. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung hat im Rahmen des EU-Projekts „Windheat“ ein neuartiges Heizsystem für Rotorblätter entwickelt. Das Heizsystem besteht aus mehreren Sensoren, die sich auf der Oberseite des Rotorblatts befinden und einer Heizschicht. Sobald der Sensor Eis registriert, wird die Heizung aktiviert und innerhalb von fünf Sekunden wird das Eis geschmolzen. Die innovative Heizschicht besteht dabei aus Kohlenstoff-Nanotubes und fungiert als Widerstandsheizelement, das durch Anlegen von Strom Wärme abgibt. Dabei wird der Strom fast vollständig in Wärme umgewandelt. Das neuentwickelte Heizverfahren zeichnet sich durch eine höhere Energieeffizienz im Vergleich zur herkömmlichen Heizmethode aus.
Forschende der Technischen Hochschule Köln haben in Kooperation mit dem griechischen Institut Demokritos sowie den Firmen FutureCarbon und Advise eine neuartige, innovative Membrantechnologie zur Gasabtrennung entwickelt. Dabei lag insbesondere die Abtrennung des klimarelevanten CO2 im Fokus. Das Forschungsteam realisiert dafür eine auf Polymer basierende Mixed-Matrix-Membran mit integrierten Kohlenstoff-Nanoröhrchen (Carbon-Nanotubes). Für die Grundbasis der Membran werden Kohlenstoffpartikel in einer flüssigen Polymerlösung mittels eines speziellen Verfahrens, der Redispergierung, aufgelöst. Anschließend wird die Dispersion, also das Gemisch aus Polymerlösung und Carbon-Nanotubes mit Hilfe eines sogenannten Spin Coaters auf ein poröses Trägermaterial aufgetragen. Dabei bildet sich eine gleichmäßige, wenige Mikrometer dicke, aktive Membranschicht aus. Weitere Untersuchungen der Gastrenneigenschaften zeigten, dass die neu entwickelte Membran eine hohe Selektivität, Permeabilität als auch die gewünschte mechanische Stabilität aufweist. Damit lässt sich die Membran unter anderem zur Aufbereitung von Biogas einsetzen, um Verunreinigungen wie CO2 zu entfernen. Dies erhöht die Qualität erheblich und ermöglicht die weitere Nutzung des aufbereiteten Biogases wie zum Beispiel die Einspeisung ins Gasnetz. Damit wird der Einsatz fossiler Energieträger reduziert – das schont Klima und Ressourcen.
Im Rahmen des Projektes COATEMO II sollen funktionalisierte Multilayer-Graphene als hochleitfähiges Additiv und als Matrix für mikro- oder nanoskaliges Silizium (Si) als Speichermaterial für Lithium-Ionen Batterien (LIB) erforscht und zusammen mit Silizium in einem Sprühtrocknungsverfahren zu einem hochenergetischen Kompositmaterial für Anoden verarbeitet werden. Dessen Verfügbarkeit und Verarbeitbarkeit zu Anoden werden im Labor- und Technikumsmaßstab demonstriert. Die Partner bringen ihr Know-How in Kohlenstoff- und Silizium-Aktivmaterialien sowie in der Batterie-Prozesstechnologie ein. Die Prozesse sollen so gestaltet werden, dass später das Anodenmaterial zum Einsatz in Lithium-Batterien wirtschaftlich sinnvoll produzierbar ist. Im Teilvorhaben der FC sollen Nano-Kohlenstoff-basierte Dispersionen mit Additiven und mit Aktivmaterial-basierten Co-Dispersionen entwickelt werden, die im Bereich der Herstellung von Li-Ionen-Batterie-Anoden Verwendung finden. FutureCarbon wird Dispersionen, die vor allem als Additiv im Verbund mit den zu entwickelten Aktiv-Materialien eingesetzt und darauf optimiert werden, entwickeln und produzieren. Da Silizium eine relativ große Volumenänderung beim Be- und Entladen mit Lithium-Ionen hat soll diese durch den Einsatz von Kohlenstoff-Nanotubes und Graphene reduziert werden. Das erhöht die Lebensdauer der Anode und damit auch der Li-Ionen-Batterie. Die Herstellung der pastösen Dispersionen bzw. Zubereitungen soll im Laufe des Projektes mittels eines neuen Verfahrens vorgenommen und evaluiert werden.
Das Projekt SUBAMA beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Einsatz von Superkondensatoren auf Basis hoch leitfähiger nanostrukturierter mehrwandiger Kohlenstoffnanoröhren(MWCNT)-Substrate und Metalloxiden (z. Bsp. Mangandioxid). Durch die Eigenschaftskombination gilt es, die theoretisch hohen Kapazitäten der Metalloxide effektiv auszuschöpfen. Derartige Systeme sollen mit bestehenden Superkondensatoren konkurrieren können. Die eingesetzten Materialien, wie Mangandioxid, sind nicht nur kostengünstig, sondern auch unbedenklich und gut verfügbar. Als Herstellungsmethoden für die MWCNT-Elektroden wird die elektrophoretische Abscheidung (kurz EPD) und die chemische Gasphasenabscheidung (kurz CVD) eingesetzt. Für die Modifizierung der Elektroden mit Metalloxiden werden die elektrolytische Abscheidung (kurz ECD) und Gasphasenprozesse angewendet. Die Kombination dieser Methoden erlaubt es, ein effektives und kostengünstiges technologisches Konzept für die Herstellung der Superkondensatoren zu entwickeln und zu bewerten. Die Arbeitsplanung gliedert sich in 6 Schwerpunkte. Der erste Schwerpunkt umfasst die Elektrodenherstellung im Labormaßstab mittels Elektrophorese und chemischer Dampfphasenabscheidung. Der zweite Schwerpunkt beschäftigt sich mit der Modifizierung der hergestellten Elektroden über die Beschichtung mit Metalloxiden, um den pseudokapazitiven Anteil zu steigern. Dazu werden die elektrolytische Abscheidung und die Gasphasenprozesse betrachtet. Der dritte und vierte Schwerpunkt umfasst die Optimierung der Metalloxide (z. Bsp. Pulse Plating), die Charakterisierung sowie die Abscheidung aus nichtwässrigen Elektrolyten und dem Einsatz von nichtwässrigen Systemen. Die Schwerpunkte 5 und 6 beschäftigen sich im Kern mit der Zellfertigung und dem Einsatz der optimierten Elektroden sowie den Aufbau eines Prototypen.
Das Projekt SUBAMA beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Einsatz von Superkondensatoren auf Basis hoch leitfähiger nanostrukturierter mehrwandiger Kohlenstoffnanoröhren (MWCNT) Substrate und Metalloxiden (z. Bsp. Mangandioxid). Durch die Eigenschaftskombination gilt es, die theoretisch hohen Kapazitäten der Metalloxide effektiv auszuschöpfen. Derartige Systeme sollen mit bestehenden Superkondensatoren konkurrieren können. Die eingesetzten Materialien, wie Mangandioxid, sind nicht nur kostengünstig, sondern auch unbedenklich und gut verfügbar. Als Herstellungsmethoden für die Elektroden wird die elektrophoretische Abscheidung und die chemische Gasphasenabscheidung eingesetzt. Für die Modifizierung der Elektroden mit Metalloxiden werden die elektrolytische Abscheidung und Gasphasenprozesse angewendet. Die Kombination dieser Methoden erlaubt es, ein effektives und kostengünstiges technologisches Konzept für die Herstellung der Superkondensatoren zu entwickeln und zu bewerten. Die Arbeitsplanung gliedert sich in sechs Schwerpunkte. Der erste Schwerpunkt umfasst die Elektrodenherstellung im Labormaßstab mittels Elektrophorese und chemischer Dampfphasenabscheidung. Der zweite Schwerpunkt beschäftigt sich mit der Modifizierung der hergestellten Elektroden über die Beschichtung mit Metalloxiden, um den pseudokapazitiven Anteil zu steigern. Dazu werden die elektrolytische Abscheidung und die Gasphasenprozesse betrachtet. Der dritte und vierte Schwerpunkt umfasst die Optimierung der Metalloxide, die Charakterisierung und dem Einsatz von nichtwässrigen Systemen. Die letzten Schwerpunkte beschäftigen sich im Kern mit der Zellfertigung und dem Einsatz der optimierten Elektroden sowie den Aufbau eines Prototypen.